基于SWMM与ArcGIS的城市内涝灾害风险评估研究 ——以南浦岛为例

城市内涝对城市基础设施造成极大损害且危及市民人身财产安全,需要通过科学评估手段对城市内涝进行风险评估,是防灾减灾工作中的重要一环.以SWMM模拟四种不同设计雨情下广州市南浦岛内的积水状况,利用ArcGIS进行数据分析、功能优化及专题图制作,分析致灾因子和受灾区域性质,结合相关规范建立风险评估体系,通过分析危险性和敏感性对南浦岛主排水管网设计工程的风险评估.利用插值分析得到与实际地形地貌相吻合的灾害风险等级分布图,为防灾减灾提供了决策依据.     

SWMM 模型在城市不透水区地表径流模拟中的参数识别与验证

为了研究城市不透水下垫面的降雨径流过程和污染负荷,以屋面为例,选择径流管理模型SWMM,采用独立场次实测数据,应用基于不确定性分析的HSY算法和Monte Carlo采样方法对模型中的水文水力和水质参数进行识别和验证.结果表明,地表不透水区径流模型中主要包含6个关键参数,分别为不透水区初损填洼深度(S-imperv)、不透水区曼宁系数(N-imperv),指数累积方程中的最大可能累积值(max buildup)、累积常数(rate constant),指数冲刷方程中的冲刷系数(coefficient)和冲刷指数 (exponent).水文水力参数的识别可以最小二乘法偏差作为目标函数,水质参数的识别可以场次污染负荷和污染物峰值浓度作为目标函数.参数识别结果为N-imperv0.012～0.025, S-imperv 0～0.7, max buildup 15～30, rate constant0.2～0.8, coefficient0.01～ 0.05, exponent1.0～1.2.参数的区域灵敏度由大到小排序为 coefficient、S-imperv、N-imperv、max buildup、exponent、rate constant.识别后的参数可以通过模型验证,但是在模拟一些雨型特殊的降雨径流污染物浓度曲线时,仍然存在一定的困难.     

昆明主城合流污水调蓄池截污效能模拟

为评估昆明市计划首批建设二环路内16座合流污水调蓄池(规模为21.3×104 m3)的环境效益,采用构建降雨径流管理模型(SWMM)模拟调蓄池的运行情况,对其截污效能进行分析. 结果表明,2008年的113场降雨中,调蓄池共截流污水量1 868.73×104 m3,COD_Cr、TN、TP污染负荷的截流量分别为5 195.28、810.76、68.78 t,污水截流量占合流污水溢流量的11.18%. 昆明主城调蓄池是在充分利用和衔接已建、在建的排水管网收集系统和污水处理设施的基础上设计的,调蓄池效能受既定配套条件、场地、降雨特征等的多重影响,建议加大调蓄池和污水处理厂的联动性,并采取集中调蓄截流为主、分散式面源治理为辅的策略,综合防治初期雨水径流污染和合流污水溢流污染.      

基于在线监测和SWMM模型的合流制排水体制系统化提升方案评估研究

合流制溢流污染严重威胁着下游受纳水体的水环境质量。为科学评估基于海绵城市理念的合流制排水体制系统化提升方案在解决老城区合流制溢流污染方面的效果,以嘉兴市老城区为研究对象,采用在线监测技术和SWMM数学模型相结合的方式,对嘉兴市老城区合流制排水体制系统化提升方案进行了全面评估。经在线监测评估发现,完成海绵城市改造后,嘉兴市老城区在研究期内的溢流频次减少为26次,小雨不会产生溢流;经SWMM模拟评估发现,完成海绵城市改造后,老城区合流制溢流口年溢流频次减少了132.2次。整体来看,基于海绵城市理念的合流制排水体制系统化提升方案突破了传统末端治理的局限,从雨污水产生、收集的全过程对合流制排水体制进行了系统化整治,对于提升全局水环境质量效果显著。     

基于SWMM模型的合流制管道溢流污染控制系统模拟

针对合流制管网污水溢流所导致的城市内涝和城市内河黑臭问题,以武汉市巡司河片区为例,利用暴雨洪水管理模型(storm water management model,SWMM)软件,构建该地区合流制排水系统的水力水质模型,模拟了不同降雨强度的暴雨模拟和全年降雨状况,分析了该地区溢流污染特征,据此提出了切实有效的合流制排水系统改造方案,并采用SWMM模型对不同改造方案的溢流水量和水质控制效果进行了模拟。结果表明,在箱涵与雨水调蓄池的共同作用下,对溢流污水量的截流比例在90%以上,年溢流次数小于10次,年溢流水量平均减少了1.75×10⁷ m³,对污染物的截流比例均在95%以上,每年溢流进入地表水中的COD减少了3 295.5 t,NH₃-N减少了505.8 t,TP减少了63.1 t,SS减少了1 981.1 t,溢流问题得到了极大的缓解,溢流污染能够得到较好的控制。随着暴雨重现期延长,截流效果会随之下降。箱涵和雨水调蓄池的组合措施对溢流污水具有明显的削减和调控作用,能够有效降低城市内涝隐患和缓解内河黑臭化问题,通过定量表征箱涵-雨水调蓄池组合在溢流污染方面的控制效果,为国内合流制排水管网改造提供技术支持和海绵城市设计提供参考。     

城市降雨径流污染模拟的水质参数局部灵敏度分析

在城市降雨径流污染模拟研究中,参数灵敏度分析是进行模型率定和验证的必要研究环节,同时也是理解非点源污染产生和变化过程及进行城市降雨径流污染管理的重要参考.运用修正的摩尔斯分类筛选法(Morris screening method)对暴雨管理模型(Storm Water Management Model,简称SWMM)的水质参数进行局部灵敏度分析.研究结果显示,占区域比例较大的不透水地表的累积和冲刷参数灵敏度较高;在强降雨过程中,降雨中污染物浓度的灵敏度较高.研究表明,对占区域比例较大的不透水地表的累积和冲刷参数进行仔细识别,对于非点源污染模型的验证具有重要意义;强降雨时雨水本底浓度的测量误差会影响降雨径流污染模拟的准确度.     

基于SWMM的滇池环湖截污干渠系统运行效能分析

滇池环湖截污干渠工程是滇池环湖截污体系的重要组成部分,利用SWMM模型对滇池环湖截污干渠系统运行情况进行模拟,并对其运行效能进行分析。分析结果表明:典型降雨年景(降雨保证率分别为29.7%、93.8%和82.8%)下滇池环湖截污干渠对现状汇水范围内全年产生的污水收集率为29.52%~51.68%,对设计服务范围内产生的污水收集处理率为46.3%~67.9%。环湖截污干渠系统旱季收集处理效率明显高于雨季,各截污片区收集处理率存在明显差异。当重现期≤0.2年时环湖截污系统现状汇水范围内产生的污水及地表径流均能够被收集与处理;当重现期≤0.25年时环湖截污系统设计服务范围内产生的污水及地表径流能够完全被收集与处理。     

城市小区雨水利用的模拟分析

选取天津市某小区,采用美国环保署开发的SWMM模型,模拟得出小区在开发建设前后的区域出口流量过程线和总径流量,分析评价了蓄水池和下凹绿地对小区雨水径流情况的影响。计算满足建设用地外排雨水设计流量不大于开发建设前水平这一条件时,蓄水池的设计体积和下凹绿地的面积以及下凹深度。模拟结果表明,蓄水池和下凹绿地可同时消减洪峰,推...     

Rapid Assessment of Hydrologic Performance of Low Impact Development Practices under Design Storms

Low impact development (LID) practices are often applied to compensate for surface imperviousness caused by urban development. These practices can mitigate flood risk by reducing runoff volume and peak flow and by delaying the time to peak flow. To select a suitable LID practice type and its surface area during the preliminary design process, it is necessary to rapidly estimate the hydrologic performance of various LID designs under design storms. This study provides a method and a toolbox for rapid assessment of the hydrologic performance of various LID practices, which can be useful to developers for establishment of preliminary LID designs. The hydrologic performance of three common types of LID practices (i.e., green roofs, bioretention cells, and infiltration trenches) under various design storms is first simulated using the Storm Water Management Model (SWMM). The results are then presented as performance curves on a unit storage basis. Look‐up tables are further developed to assist the comparison and selection of the LID alternatives for various hydrologic performance targets. To facilitate SWMM modeling, a MATLAB toolbox is developed to automate the process of input modification, model simulation, result extraction, and postprocessing. Finally, the sensitivity of the look‐up curves to design storm types and design specifications of bioretention cells is also analyzed, and the assumptions used in the development of these look‐up curves are validated.     

城市降雨径流水文模拟的参数局部灵敏度及其稳定性分析

基于Morris筛选法,在厦门城市小流域采用8场实测降雨数据对城市降雨径流模型SWMM的水文水力模块进行局部灵敏度及其稳定性分析.结果表明,Area、%Imperv和Dstore-Imperv是影响降雨总径流量和流量峰值最灵敏的参数.对于总径流量,Area、%Imperv和Dstore-Imperv的灵敏度分别为0.46～1.0、0.61～1.0和-0.050～-5.9;而对于流量峰值,它们的灵敏度分别为0.48～0.89、0.59～0.83和0～-9.6.其中降雨强度最小的场次降雨的各个参数降雨总径流量和流量峰值的灵敏度都最大,而降雨强度较大的场次降雨的总径流量和流量峰值的灵敏度都较小.不同场次降雨模型参数的灵敏度分析具有很大的差异性,但%Zero-Imperv对总径流量和流量峰值模拟输出影响的稳定性最小,表现在变异度最大,高达221.24%和228.10%,而Conductivity参数稳定性最大,变异系数都为0.